Một thiết bị nhỏ gọn, cho biết chính xác địa điểm hiện tại của bạn dù bạn ở bất cứ nơi đâu trên trái đất này, chỉ rõ nơi bạn cần đến và vạch lộ trình chính xác, tính toán khoảng cách và thời gian tới nơi… Đó là những tiện ích cơ bản mà nhiều người trong chúng ra vẫn thường được nghe khi nói đến thiết bị GPS định vị oto, xe máy. Và nay, GPS đang bắt đầu đi vào cuộc sống của người Việt.
Cha ông ta ngày xưa đã phải làm việc cật lực để khắc phục được một vấn đề, đó là lạc đường. Để xác định phương hướng, họ dựng lên những cây cột mốc, cẩn thận vạch ra một tấm bản đồ chi tiết và thậm chí là học cách quan sát các vì sao trên bầu trời. Tuy nhiên, thời nay mọi chuyện đã đơn giản hơn rất nhiều. Với chi phí vài trăm USD, bạn đã có được một thiết bị bỏ túi nhỏ gọn, cho bạn biết chính xác địa điểm hiện tại của bạn dù bạn ở bất cứ nơi đâu trên trái đất này, chỉ rõ nơi bạn cần đến và vạch lộ trình chính xác, tính toán khoảng cách và thời gian tới nơi… Đó chính là GPS (Hệ thống Định vị Toàn cầu).
Những ai từng tiếp xúc với GPS đều phải thốt lên: Tài tình thật! Và thực tế tại các triển lãm về công nghệ trong thời gian qua ở Việt Nam, không ít người khi được tận mắt chứng kiến những tiện ích của thiết bị này đều có những thắc mắc: Nó hoạt động như thế nào? Nguyên lý của nó ra sao? Nó có thực sự tiện dụng hay không? Và nhiều vấn đề khác nữa. Hãy cùng autonet khám phá.
Hệ thống Định vị Toàn cầu gồm những gì?
Thiết bị nhỏ gọn mà chúng ta nhìn thấy và quen gọi là "GPS" thực chất là thiết bị thu tín hiệu GPS – một trong những bộ phận nhỏ bé của Hệ thống Định vị Toàn cầu mà thôi. Hệ thống định vị toàn cầu GPS (viết tắt của Global Positioning System) gồm 27 vệ tinh nhân tạo bay quanh quỹ đạo của trái đất (trong đó có 24 vệ tinh hoạt động thường trực, 3 vệ tinh còn lại để dự phòng trong trường hợp một chiếc nào đó hỏng hóc). Quân đội Hoa Kỳ phát triển và ứng dụng hệ thống mạng lưới vệ tinh này với mục đích ban đầu là phục vụ quân sự, nhưng mới đây đã công bố rộng rãi cho mục đích dân dụng.
Mỗi một vệ tinh nhân tạo có trọng lượng 1.300 – 1.800kg chạy bằng năng lượng mặt trời này sẽ bay vòng quanh trái đất với độ cao 19.300km đúng hai vòng trong một ngày. Quỹ đạo được sắp xếp để bất kỳ lúc nào, ở bất kỳ nơi đâu trên trái đất, đều có thể nhìn thấy ít nhất là 4 vệ tinh trên bầu trời (dĩ nhiên phải quan sát bằng thiết bị đặc biệt chứ không thể bằng mắt thường).
Nhiệm vụ của một thiết vị thu tín hiệu GPS là định vị ít nhất 4 vệ tinh này, đưa ra các thông số về khoảng cách đến chúng, và sử dụng thông tin này để suy diễn lại vị trí của chính thiết bị thu, rồi xác định trên bản đồ kỹ thuật số. Hoạt động của hệ thống này dựa trên một nguyên tắc toán học đơn giản gọi là phép đo trilateration.
GPS xác định vị trí như thế nào?
Hãy tưởng tượng bạn đang ở đâu đó trên đất nước Việt Nam mà bạn chưa rõ là ở vị trí nào. Bạn tìm đến một người dân địa phương và hỏi, "Tôi đang ở đâu?". Anh ta nói, "Bạn đang ở cách Hà Nội 59km". Thật thú vị, bạn có thể vạch ra một vòng tròn có bán kính là 59km mà tâm là Hà Nội, vậy thì chưa xác định được vị trí chính xác của bạn.
Hỏi một người khác, và anh ta trả lời: "Bạn cách Nam Định 34km". Giờ thì đã khác rồi đấy. Bạn vạch ra vòng tròn thứ 2 mà tâm là Nam Định và có bán kính 34km. Nhưng hai vòng tròn lại giao nhau ở hai điểm nên vẫn chưa xác định được vị trí của bạn. Nhưng nếu người thứ 3 nói cho bạn biết là bạn cách Ninh Bình 33km, lúc này thì bạn đã có thể mường tượng ra vì 3 vòng tròn giao nhau tại một điểm. Và đó chính là điểm bạn đang đứng – Thị xã Phủ Lý (xem hình vẽ).
Thiết bị thu tín hiệu GPS tổng hợp thông tin dựa trên phép toán học tương tự như thế, nhưng là trong không gian 3 chiều. Việc đo lường cũng tương tự trong không gian 2 chiều như ví dụ nêu trên, nhưng thay vì các vòng tròn trong mặt phẳng là các hình cầu. Từ một điểm trong không gian, với một bán kính nào đó, chúng ta sẽ có một hình cầu chứ không phải là một vòng tròn nữa. Vì thế, nếu có 3 thông số về khoảng cách thì chúng ta sẽ có 3 hình cầu. Bản thân trái đất đóng vài trò như một hình cầu thứ 4. Thiết bị thu tín hiệu GPS sẽ tổng hợp ít nhất là 4 vị trí của 4 vệ tinh để đưa ra giao điểm chính xác, và đó chính là vị trí của chính thiết bị đó trên trái đất.
Như vậy, để có thể làm được phép toán đơn giản này, thiết bị thu tín hiệu GPS cần phải tính được hai thông số, đó là vị trí của ít nhất là 3 vệ tinh ngay trên bầu trời, và khoảng cách chính xác giữa thiết bị đến các vệ tinh đó. Sau đó, thiết bị thu sẽ tính toán các yếu tố đó bằng việc phân tích tín hiệu radio cao tần được phát ra từ các vệ tinh. Sóng Radio là năng lượng điện từ, vì vậy chúng có thể phát đi với tốc độ của ánh sáng (300.000km/giây trong môi trường chân không). Thiết bị thu nhận tín hiệu và vệ tinh sẽ làm việc phối hợp với nhau để thực hiện phép đo khoảng cách một cách chính xác theo thời gian thực.
Lợi ích lớn trong thiết bị nhỏ
Khi bộ thu tín hiệu làm xong việc tính toán này, nó có thể cho bạn biết về vĩ độ, kinh độ, và chiều cao so với mực nước biển (nói chung là vị trí của bạn trên trái đất). Để cho việc sử dụng được dễ dàng, thì các đầu thu sẽ chuyển thông số có được vào các file bản đồ kỹ thuật số trong bộ nhớ của thiết bị. Bản đồ kỹ thuật số có thể đã có sẵn trong thiết bị, hoặc do nhà cung cấp dịch vụ lắp đặt và thường xuyên cập nhật cho bạn. Tại Việt Nam, hệ thống bản đồ kỹ thuật số đã cập nhật gần như toàn bộ các tỉnh thành trong cả nước, với 2 loại ngôn ngữ là tiếng Việt và tiếng Anh.
Một thiết bị thu tín hiệu GPS tiêu chuẩn không những chỉ cho bạn địa điểm của bạn trên bản đồ ở bất kỳ vị trí nào, mà còn vạch ra lộ trình của bạn trên bản đồ khi bạn di chuyển. Song song với thông tin quan trọng này, thiết bị định vị có thể cung cấp cho bạn nhiều thông tin hữu ích: như bạn đã đi được bao xa, được bao lâu, bạn đang đi với tốc độ bao nhiêu, tốc độ trung bình của bạn…
Từ địa điểm chính xác của bạn trên bản đồ, thiết bị sẽ giúp bạn tìm chính xác nơi mà bạn cần đến, chẳng hạn như trạm xăng gần nhất, nơi vui chơi giải trí, ngân hàng, điểm ATM gần nhất, bãi đậu xe, nhà hàng, khách sạn, siêu thị, trung tâm thương mại… Sau đó, máy sẽ xác định khoảng thời gian ước tính khi bạn đến đích nếu vận hành với tốc độ hiện tại. Bạn có thể tuân theo lộ trình bằng việc quan sát trên màn hình hoặc nghe hướng dẫn bằng giọng nói (lựa chọn tiếng Việt hoặc tiếng Anh).
Đến đây bạn có thể thắc mắc liệu GPS có giải quyết các tình huống đa dạng của hệ thống giao thông hay không, như đường một chiều, đường cấm… Hầu hết các tình huống này đều đã được thiết lập và nằm trong khả năng của hệ thống GPS. Với những thông tin được cài đặt hay cập nhật thường xuyên trên bản đồ kỹ thuật số, thiết bị sẽ cảnh báo cho bạn về đường một chiều, đường hai chiều, đường cấm ôtô, các ngả đường cấm rẽ (ví dụ cấm ô tô rẽ trái, phải…), tốc độ cho phép trên trục đường chính quốc lộ hay đường trong đô thị…
Với các tính năng hữu ích, GPS đã được các nước trên thế giới ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông và quản lý phương tiện. Còn ở Việt Nam, việc ứng dụng còn chưa được phổ biến do nhiều yếu tố hạn chế, trong đó có vấn đề phần mềm bản đồ kỹ thuật số chưa thực sự hoàn thiện và hạ tầng giao thông còn nhiều bất cập.
Với chi phí khoảng 400 – 500USD, bạn đã có thể trang bị cho mình một đầu thu GPS, thiết bị hỗ trợ đắc lực, đặc biệt là khi bạn đến một nơi nào đó xa lạ và không thông thạo địa bàn. Với các mục đích và điều kiện sử dụng khác nhau, bạn cũng có thể có các lựa chọn khác nhau, có thể là thiết bị rời gắn trên xe ôtô hay mang theo người như GPS cầm tay cho người đi bộ hay đi môtô, hoặc một lựa chọn rẻ hơn là module tích hợp với màn hình DVD có chức năng GPS trang bị sẵn trong xe.Các dòng xe tải, xe có dung tích bình lớn sẽ đựoc gắn thêm cảm biến nhiên liệu để kiểm soát mức tiêu thụ nhiên liệu, thống kê nhiên liệu nạp đổ hàng ngày.
- Đông Phong
Nguồn: thiet bi dinh vi xe hoi vietglobal
